4. Исследование механизмов машинного агрегата

4.1. Структурный анализ

Структурный анализ машинного агрегата выполняется по кинематической схеме, в которой звенья должны быть изображены с указанием всех геометрических связей, соответствующих виду и классу кинематических пар.

При нумерации звеньев на кинематической схеме рекомендуется обозначать ведущее звено первым, а стойку – последним номером. Для обозначения кинематических пар (мест соприкосновения звеньев) рекомендуется применять прописные буквы латинского алфавита.

В тексте пояснительной записки следует перечислить все звенья с указанием наименований элементов, входящих в эти звенья; все кинематические пары с указанием вида и класса. Затем необходимо определить степень подвижности агрегата по формуле П.Л. Чебышева

,

где - число подвижных звеньев; р₅, р₄ - число кинематических пар соответственно 5-го и 4-го классов.

4.2. Кинематический синтез

По исходным данным , и следует определить ход ползуна , размер кривошипа и длину шатуна l.

Ход ползуна определяется по формуле

.

Из схемы кривошипно-ползунного механизма (КПМ) (см. рис. 7) следует . Длина шатуна l = Диаметр поршня определяют из заданного соотношения .

4.3. Кинематический анализ

Из кинематической схемы машинного агрегата следует, что передаточное отношение привода насоса

u_пр

При выборе в качестве редуктора цилиндрической или конической зубчатой пары вводится ременная передача. Тогда

u_пр = u_рп ∙ u_р

Здесь u_рп, u_р - передаточные отношения соответственно ременной передачи и редуктора.

При червячном редукторе ременная передача отсутствует, т.е.

u_пр = u_р

Угловая скорость ведущего (быстроходного) вала цилиндрического (конического) редуктора

= ,

а угловая скорость ведомого (тихоходного) вала, равная угловой скорости кривошипа,

= .

Кинематический анализ КПМ насосов сводится к расчету скоростей ползунов и построению диаграммы скорости одного из ползунов в зависимости от угла поворота кривошипа при постоянной угловой скорости этого звена.

Скорость движения первого и второго ползунов может быть подсчитана по следующим приближенным формулам :

,

(1)

,

где - угловая скорость кривошипа; - угол поворота кривошипа.

При кинематическом исследовании механизма второго КПМ следует учесть, что его кривошип повернут относительно первого на угол, равный 90 .

(См. рис. 7).

Скорость движения первого ползуна (см. формулу 1) можно записать в виде

.

Здесь - является первой гармоникой, а - второй гармоникой скорости.

Расчеты по формулам (1) необходимо выполнить при значениях угла поворота кривошипа, изменяющегося от до 360 с интервалом 15 . Результаты расчетов рекомендуется свести в таблицу. По результатам расчетов необходимо построить график зависимости скорости первого ползуна от угла поворота кривошипа. На графике также показать первую и вторую гармоники скорости ползуна.